Cloruro de hierro(III) al 40% o cloruro de polialuminio (PAC)? Una comparación práctica para la selección de coagulantes.
Por فريق Egy Chem Hub
Muchos operadores de plantas de tratamiento de agua e ingenieros de compras se preguntan: ¿Debemos usar cloruro de hierro(III) cloruro de hierro(III)) o cloruro de polialuminio (PAC o PACl)? Ambos se encuentran entre los coagulantes inorgánicos más utilizados, cada uno con sus propias ventajas. No existe un único coagulante "óptimo" para todas las aguas, pero comprender las diferencias ayuda a reducir las opciones antes de realizar las pruebas y garantiza especificaciones de compra precisas.
¿Qué es el cloruro de polialuminio (PAC)?
El cloruro de polialuminio no es una sal simple como el alumbre, sino un cloruro de aluminio parcialmente prehidrolizado. Esto significa que algunos de los iones cloruro se reemplazan por grupos hidroxilo durante la fabricación, dando como resultado compuestos de aluminio polinucleares. Su fórmula general es Aln(OH)mCl(3n-m).
La basicidad es la característica más importante que distingue los grados de PAC. Expresa la proporción de grupos hidroxilo con respecto al aluminio y se calcula de la siguiente manera: Basicidad (%) = (OH/Al) ÷ 3 × 100. Cuanto mayor sea la basicidad, mayor será la proporción de especies poliméricas en el producto.
¿Qué significa "PAC 18%"? Es una marca comercial común para una solución líquida de PAC. Los folletos informativos del fabricante indican que su contenido de óxido de aluminio (Al₂O₃) ronda el 17%, con un rango aproximado del 16,5% al 18% según el fabricante, lo que equivale a un 9% de aluminio. Su alcalinidad suele estar entre el 35% y el 45%. También existen soluciones menos concentradas y presentaciones sólidas (en polvo) con mayor contenido de Al₂O₃. Por lo tanto, siempre solicite el porcentaje de Al₂O₃ y la alcalinidad en el certificado de análisis, y no se fíe únicamente de la marca comercial.
Especificaciones estándar: En Europa, la especificación EN 17034:2018 cubre el cloruro de polialuminio utilizado en el tratamiento de agua potable y ha sustituido a la especificación anterior EN 883. En cuanto al cloruro de hierro(III) está cubierto por la especificación EN 888, cuya última versión se publicó en 2023.
¿Qué ocurre con una solución de cloruro de hierro(III) al 40% de concentración?
La fórmula FeCl3 se refiere al compuesto anhidro. El producto utilizado en las estaciones de servicio es una solución acuosa de color marrón rojizo, altamente ácida. Por ejemplo, la ficha técnica de la solución cloruro de hierro(III) al 40 % de Egy Chem Hub indica que su contenido de hierro es del 13 al 14 %, y su densidad relativa es de 1,42 a 20 °C, lo que equivale aproximadamente a 568 g de cloruro de hierro(III) por litro.
Al añadirse al agua, la sal de hierro se descompone y forma hidróxido de hierro(III) insoluble. Este precipitado neutraliza las cargas de las partículas en suspensión y las atrapa en forma de escamas. Algo similar ocurre con el aluminio en el PAC. La diferencia radica en que parte de esta descomposición en el PAC ya se ha producido en la planta, lo que explica la mayoría de las diferencias que se describen a continuación.
Diferencias clave en la tabla
| Estándar | Solución cloruro de hierro(III) al 40% | Cloruro de polialuminio (PAC 18%) |
|---|---|---|
| Mineral activo | Hierro | Aluminio (aproximadamente 17% como Al2O3) |
| Rango de pH | Muy ancho, de aproximadamente 4–5 a 11 | Más estrecho que el hierro y más ancho que el aluminio. |
| Consumo de álcalis | Alto (aproximadamente 0,92 mg/L como CaCO3 por cada 1 mg/L de FeCl3) | Bajo, y menor que el alumbre porque está pretratado. |
| Agua fría | Probado a la temperatura más baja de la temporada. | Menos sensible al frío que el alumbre |
| Precipitación de sulfuro y control de olores | Sí, forma sulfuro de hierro insoluble. | No es una de sus funciones conocidas. |
| Eliminación de fósforo | Sí | Sí |
| Metal residual en el agua potable | Hierro: El límite de referencia es estético (color y sabor), no saludable. | Aluminio: Se controla según los niveles operativos recomendados por la OMS. |
| Erosión | Altamente corrosivo para la mayoría de los metales. | Es corrosivo para la mayoría de los materiales y requiere materiales resistentes a los ácidos y a los cloruros. |
PH y alcalinidad
Aquí se hace evidente la primera diferencia práctica. cloruro de hierro(III) funciona en un rango de pH mucho más amplio que los coagulantes de aluminio. Esto representa una ventaja real en aguas con pH fluctuante y en aguas residuales industriales que pueden llegar a la planta con un pH ácido o alcalino.
En cambio, cloruro de hierro(III) consume más alcalinidad del agua que el alumbre. El PAC consume menos que el alumbre porque parte de la acidez se neutraliza durante su fabricación. Por consiguiente, el PAC reduce el pH en menor medida y, a menudo, requiere menos cal o sosa para su corrección.
¿Qué implica esto para el comprador? En aguas con baja alcalinidad, el PAC puede suponer un ahorro en el coste del agente regulador. Sin embargo, en aguas suficientemente alcalinas, o donde ya se requiere una reducción del pH, el efecto de esta diferencia disminuye y se hace evidente el amplio espectro de acción cloruro de hierro(III).
Agua caliente y fría
Diversos estudios coinciden en que el PAC se ve menos afectado por los cambios de temperatura que el alumbre. En experimentos realizados con aguas de río y lago a temperaturas aproximadas de 5 a 12 °C, las escamas de PAC mantuvieron su tamaño y sedimentación, y el aluminio residual fue menor que el del alumbre. Esto se atribuye a las especies poliméricas preformadas en el PAC.
Sin embargo, la comparación directa entre cloruro de hierro(III) y PAC en aguas frías no arrojó resultados consistentes en la literatura consultada. Por lo tanto, recomendamos realizar la prueba comparativa a la temperatura más baja prevista del agua cruda durante el año, y no solo durante el verano.
Floculación, sedimentación y lodos
Las escamas de hierro suelen ser grandes y se sedimentan rápidamente, lo cual resulta ventajoso en los tanques de sedimentación convencionales. El PAC, en cambio, forma escamas relativamente cohesivas y, a menudo, requiere una dosis menor de alumbre para lograr el mismo resultado.
En ambos casos, el lodo es un hidróxido mineral que se añade a los lodos de la planta. Su cantidad y capacidad de deshidratación dependen de la dosis y el tipo de agua, por lo que se mide en las mismas muestras de prueba en lugar de basarse en una regla general.
Metal residual en el agua potable
En el agua potable, cualquier coagulante deja un rastro de su mineral si el proceso no se controla:
- Aluminio: La Organización Mundial de la Salud (OMS) no establece una directriz sanitaria para el aluminio, pero sí especifica niveles prácticos alcanzables mediante el control de la coagulación: 0,1 mg/L o menos en plantas grandes y 0,2 mg/L o menos en plantas pequeñas. Los estudios indican que el PAC deja menos aluminio residual que el alumbre.
- Hierro: No existe un valor de referencia sanitario establecido, y el valor de referencia común de 0,3 mg/L es un valor estético relacionado con el sabor y el color de la ropa y los artículos sanitarios.
En otras palabras, cloruro de hierro(III) no añade aluminio al agua tratada, lo cual es importante para algunos operadores. En ambos casos, el control preciso de la dosificación, el ajuste del pH y la filtración siguen siendo fundamentales para mantener bajos los niveles residuales de metales.
Áreas donde cloruro de hierro(III) destaca en aguas residuales
Aquí se manifiesta el valor añadido más claro del cloruro de hierro(III); no solo actúa como coagulante:
- Control de sulfuro y olores: Las sales de hierro precipitan el sulfuro soluble en forma de sulfuro de hierro insoluble. Por lo tanto, se utilizan en sistemas de drenaje, líneas de bombeo y plantas de tratamiento para reducir las emisiones y el olor a sulfuro de hidrógeno (H₂S). También se emplean para reducir el H₂S en el biogás producido en digestores de lodos anaeróbicos. Esta propiedad es específica del hierro, y los coagulantes de aluminio no se mencionan entre los precipitantes de sulfuro en la bibliografía consultada.
- Eliminación de fósforo: Tanto las sales de hierro como las de aluminio se utilizan en la eliminación química del fósforo; este es un campo común. Lo analizamos en detalle en un artículo anterior sobre la eliminación de fósforo mediante cloruro de hierro(III).
- Separación de petróleo: La ficha técnica del producto Egy Chem Hub menciona su uso en la eliminación de petróleo en unidades de flotación por aire disuelto (DAF) en refinerías y en sistemas de inyección de agua en yacimientos petrolíferos.
En las estaciones que sufren de malos olores o que requieren la reducción de fósforo, cloruro de hierro(III) puede desempeñar más de una función con una sola sustancia. Sin embargo, cabe señalar que una dosis adicional aumenta el volumen de lodos y consume alcalinidad.
Corrosión, manipulación y almacenamiento
Ambos productos son ácidos y corrosivos, y es incorrecto suponer que alguno de ellos sea "seguro" de manipular:
- Una solución de cloruro de hierro(III) al 40% es altamente corrosiva para la mayoría de los metales, tiene un pH inferior a 1 y está clasificada en la Hoja de Datos de Seguridad (SDS) de nuestro producto como H290, H302, H314 y H318. Se utiliza en tanques y tuberías fabricados con fibra de vidrio (FRP), polietileno, polipropileno, PVC o acero revestido de caucho.
- El PAC también es corrosivo para la mayoría de los materiales y requiere materiales resistentes a ácidos y cloruros, como plásticos reforzados con fibra de vidrio, acero revestido de caucho y PVC, evitando las conexiones de latón y acero dulce. Las soluciones de PAC tienen una estabilidad limitada durante el almacenamiento a largo plazo, especialmente los grados altamente alcalinos.
Consideración práctica: Si la planta está equipada para un producto, el cambio a otro requiere revisar los tanques, las bombas, las líneas de inyección y el punto de adición. Hemos abordado las normas para el almacenamiento y la manipulación cloruro de hierro(III) en un artículo aparte.
¿Cuándo se inclina la elección hacia cada una de ellas?
La elección se inclina más a menudo hacia PAC cuando:
- La alcalinidad del agua bruta es baja y el pH no debe reducirse demasiado.
- El agua está fría la mayor parte del año, y el alumbre se deterioró mucho en ella.
- La estación está equipada originalmente para coagulantes de aluminio.
Y suele ser cloruro de hierro(III) a menudo cuando:
- El pH del agua bruta fluctúa o se sale del rango de los coagulantes de aluminio.
- Además de la coagulación, se requiere el control de sulfuros y olores o la reducción de H2S en el biogás.
- Es preferible que el coagulante no añada aluminio al agua tratada.
- El agua debe ser suficientemente alcalina y se deben disponer de materiales de manipulación resistentes a la corrosión.
La prueba del frasco es el factor decisivo.
Las reglas previas establecen prioridades, pero no determinan la decisión final. La respuesta definitiva reside en la prueba de jarra con agua real, que compara ambos productos en una sola base. La dosificación de PAC se suele indicar como un producto con una concentración específica de Al₂O₃, y la dosificación de hierro puede indicarse como una solución, anhidro o hierro puro. La prueba evalúa: turbidez residual, pH y alcalinidad después de la coagulación, volumen de lodo, metal residual y el costo total por metro cúbico de material tratado, no solo el precio por tonelada.
Solución cloruro de hierro(III) al 40% de Egy Chem Hub
Egy Chem Hub ofrece una solución cloruro de hierro(III) al 40% (nombre comercial ECH-FR4014), fabricada en Egipto. Según la ficha técnica: concentración de hasta el 40% (±2%) en peso, hierro del 13 al 14%, hierro ferroso (Fe²⁺) máximo del 1% y acidez libre máxima del 1%. Puede inyectarse sin diluir o diluida, y la dosis óptima se determina mediante la prueba de jarra.
Este producto se fabrica en una instalación certificada por NSF International, conforme a la norma NSF/ANSI/CAN 60 (materiales para el tratamiento de agua potable), para aplicaciones de coagulación y floculación, con una dosis máxima de 100 mg/L. Se presenta en bidones de HDPE de 280 kg y tanques IBC de 1400 kg, y también está disponible a granel. Las fichas técnicas (TDS) y las fichas de datos de seguridad (SDS) están disponibles bajo solicitud. Tenga en cuenta que Egy Chem Hub no suministra cloruro de polialuminio; esta comparación se proporciona para ayudarle a tomar la decisión correcta.
Para solicitar un presupuesto o las especificaciones técnicas, póngase en contacto con el equipo de Egy Chem Hub y adjunte su análisis de agua y su solicitud.
Preguntas frecuentes
¿Qué significa “PAC 18%”?
Se trata de una marca comercial de una solución líquida de cloruro de polialuminio con un contenido de óxido de aluminio (Al₂O₃) de aproximadamente el 17%, que varía entre el 16,5% y el 18% según el fabricante. Siempre verifique el porcentaje de Al₂O₃ y la alcalinidad en el certificado de análisis.
¿Se puede sustituir directamente el PAC por cloruro de hierro(III) a la misma dosis?
No. El metal es diferente, la concentración es diferente y el consumo de álcali es diferente. Por lo tanto, la nueva dosificación se determina mediante pruebas de laboratorio, y los materiales del tanque y las líneas de inyección se revisan antes de la conversión.
¿Cuál es más adecuada para el agua potable?
Ambos compuestos se utilizan en agua potable de acuerdo con sus respectivas normas europeas (EN 888 para cloruro de hierro(III) y EN 17034 para PAC). El PAC se utiliza en agua fría y de baja alcalinidad, mientras que cloruro de hierro(III) se utiliza en agua con pH fluctuante y donde es preferible no añadir aluminio. La decisión final se basa en la prueba del recipiente.
¿Por qué se prefiere cloruro de hierro(III) en las plantas de tratamiento de aguas residuales malolientes?
Debido a que el hierro precipita el sulfuro soluble en forma de sulfuro de hierro insoluble, reduce la emisión de sulfuro de hidrógeno y, al mismo tiempo, contribuye a la coagulación y a la eliminación de fósforo.
